[發明專利]多元耐磨高硼合金鋼及其制備方法

在審

• 申請號: 201510773159.1
• 申請日: 2015-11-13
• 公開（公告）號: CN105316588A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（設計）人: 丁家偉;皇志富;丁剛;耿德英;鹿微微;鹿策;施孟達
• 申請（專利權）人: 丹陽嘉偉耐磨材料科技有限公司
• 主分類號: C22C38/38
• 分類號: C22C38/38;C22C33/04
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明屬于鋼鐵材料技術領域，涉及一種鑄造耐磨模具鋼及其制備方法，特別是一種多元耐磨高硼合金鋼及其制備方法。

背景技術

現代科技的發展對材料的要求越來越高，磨損是礦山、冶金、機械、電力、煤炭、石油、建材、交通等工業部門普遍存在并成為引起設備損壞或材料失效和能源消耗的一個重要原因，也是機械零件三種主要的失效形式之一，研究和發展新一代耐磨材料，減少金屬磨損，對國民經濟具有重要的意義。目前廣泛應用的金屬耐磨材料主要有合金鋼和鑄鐵基耐磨材料，前者韌性好，但存在硬度低和耐磨性差的不足。鐵基耐磨材料可分為兩大類，一類是組織中含有大量地、粗大地、高硬度地硬質相（≥5%vol.）；另一類是組織中沒有或只含有少量地硬質相。由于硬質相的耐磨性高于基體，所以硬質相自然成為耐磨材料的耐磨骨架。傳統的白口鑄鐵是這一類耐磨材料的典型代表。在白口鑄鐵中，組織中含有約10%vol.的M₃C型或M₇C型碳化物。因為M₃C型或M₇C型碳化物具有高硬度，因而，白口鑄鐵具有高耐磨性。在鐵基耐磨材料中，目前發現的可以作為耐磨骨架的硬質相主要有兩大類，一類為碳化物；另一類為硼化物。目前，人們對以碳化物作為耐磨骨架的鐵基耐磨材料研究的較多，而對于以具有更高硬度的硼化物作為耐磨骨架的鐵基耐磨材料卻研究的很少。由于白口鑄鐵具有高硬度和高耐磨性，因而目前在金屬耐磨材料領域仍然大量使用該類材料，但該類材料存在脆性大，使用中易剝落甚至開裂的不足，因而無法滿足現代工業發展對高性能耐磨材料的要求。因此，開發生產工藝簡單、生產成本低廉、強度和韌性高、淬透性和淬硬性好的新一代鋼鐵耐磨材料，在磨料磨損工況下取代目前廣泛使用的普通耐磨材料，無疑具有十分重要的意義。

為提高金屬耐磨材料的抗磨性能，滿足應用要求，近年來，國內外開展了大量的研究，開發出了大量的新型高性能耐磨材料。中國發明專利CN1039267公開了一種耐磨高鉻鑄鐵的組成及其制備工藝，該材料的化學成分（按重量百分比）為：2.9～3.2%C，0.4～0.8%Si，0.4～1.0%Mn，1.2～2.0%Mo，18.0～20.0%Cr，4.0～5.0%V，0.8～1.2%Cu，0.05～0.5%RE，P＜0.08%，S＜0.05%，其余為鐵。該耐磨高鉻鑄鐵與普通耐磨材料相比，具有耐磨損，機械性能好，熱處理工藝簡單，能耗低等優點，適合于制作工作環境苛刻的耐磨零部件。但該種耐磨鑄鐵中含有較多的釩、鉬等合金元素，生產成本高，且還存在著高溫熱處理時易開裂，材料的脆性大，使用中易剝落甚至開裂等不足。為了提高高鉻白口鑄鐵的韌性，中國發明專利CN1115339公開了鉻系白口鑄鐵復合孕育劑，該孕育劑選用對鉻系白口鑄鐵凝固起孕育作用的C、Cr、Fe三元素的同時，通過添加Si、Mg、RE合金元素，以改變第二相形態和分布，起到對金屬熔體的變質作用，在工藝上采用了孕育與變質相結合的技術路線。采用該發明可以使鉻系白口鑄鐵的沖擊功達到4.5J，使沖擊韌性提高60%，斷裂韌性達到32MPa.m^1／2，提高30%，抗拉強度達到668MPa。但該材料的脆性仍然較大，在重載、沖擊磨損工況下使用，安全可靠性較低。